Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC como requisito parcial para obtenção do Título de Engenheiro Civil
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO FLEXÍVEL INTERTRAVADO
PARA TRÁFEGO MUITO PESADO
Ramon Gustavo Santos Bitencourt (1), Pedro Arns (2)
UNESC – Universidade do Extremo Sul Catarinense
(1)[email protected], (2)[email protected]
RESUMO
Este trabalho tem por objetivo demonstrar a viabilidade técnica e econômica do uso
de pavimento intertravado para tráfego, muito pesado e contínuo. A partir da coleta
de amostras de quatro (4) furos de sondagem, de 1,50 metros de profundidades
(conforme SENÇO 2001), foram feitos os ensaios de CBR e expansão no
Laboratório de Mecânica dos Solos (LMS), do Instituto de Engenharia e Tecnologia
(IDT), da Universidade do Extremo Sul Catarinense (UNESC). No LMS do IDTIPARQUE as amostras coletadas, foram submetidas aos ensaios mecânicos (CBR e
Expansão). Pelos cálculos obteve o valor médio de CBR de 10,4%. No entanto, para
fins do calculo do dimensionamento do pavimento, utilizou-se o menor valor obtido
que foi de 9,6%. O Número Equivalente de Operações do Eixo Padrão Característico
(Ncaracteristico) utilizado foi de 5x107. Demostra-se por este estudo, que é possível o
uso de intertravados, como revestimento de um pavimento, para trafego muito
pesado. Assim, é uma alternativa, ao uso do Concreto Asfáltico Usinado a Quente
(CAUQ), ou mesmo, de um pavimento rígido, em Concreto de Cimento.
1. INTRODUÇÃO
O presente trabalho é um estudo de dimensionamento de pavimento flexível
intertravado. O objetivo é buscar informações e determinar os métodos para a
obtenção de resultados satisfatórios.
A finalidade do dimensionamento de um pavimento é calcular a espessura
necessária, para que a vida útil do mesmo resista aos esforços verticais originados
pelo tráfego, representado pelo Numero Equivalente de Operações do Eixo Padrão
Característico (Ncaracteristico) de 5x107. Para alcançar o objetivo, utilizaram-se métodos
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de dimensionamento já conhecidos e avalizados, quais sejam: mecanísticos,
empíricos e teórico-verificáveis.
Este trabalho tem por objetivo, dimensionar e avaliar, a viabilidade técnica e
econômica para pavimentar ruas ou rodovias, usando como revestimento blocos
Inter travados de Concreto, Paver e Briquete.
Figura 01: Rua objeto de estudo
Fonte: Google Earth.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
Após uma pesquisa e revisão bibliográfica possibilitaram um embasamento
teórico para tratar dos temas tratados (densidade máxima aparente seca, umidade
ótima, resistência a compressão simples, etc.). Após esse, fez-se visita a campo,
coletando-se amostras de solo da Rua Rio Araranguá, a ser pavimentada. Foram
coletadas quatro (4) furos de sondagem, de acordo como determina as normas do
Departamento Nacional de Infraestrutura (DNIT).
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Estas amostras foram ensaiadas no Laboratório de Mecânica dos Solos
(LMS), do Instituto de Engenharia e Tecnologia (IDT) – Parque Científico e
Tecnológico (IPARQUE). Pelos ensaios das amostras obteve-se o Índice de Suporte
Califórnia (ISC), ou Califórnia Bearing Ratio (CBR), cujo valor é determinante para o
dimensionamento do pavimento. Os valores de CBR representam a resistência à
compressão simples, cujo ensaio forneceu, ainda, o valor de expansão do solo.
De posse dos parâmetros acima mencionados, foi possível dimensionar o
pavimento para um tráfego muito pesado. Adotou-se um Ncaracterístico de 5*107, para
um período de vida útil de 12 anos. Os valores de N constam no quadro 6.1, de
acordo com a Classificação das Vias e Parâmetros de Tráfego – Prefeitura Municipal
de São Paulo (PMSP), IP 6, p. 108.
Quadro 01: Classificação das Vias e Parâmetros de Tráfego
Fonte: PMSP,IP-06,p.108
3. TERMOS E DEFINIÇÕES
Segundo a NBR 15953/2011 e o Manual de Pavimentação do DNIT 2006,
para a execução de um pavimento têm as seguintes definições:
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Figura 02: Seção Transversal Típica de Pavimento Flexível
Fonte: http://www.transportes.ufba.br/Arquivos/ENG216/CAP2.pdf
3.1 Pavimento
Pavimento é uma superestrutura constituída por diversas camadas
superpostas, construídas sobre o subleito após terraplanagem, tendo atrelado a ele
funções como:
 Resistir e distribuir esforços verticais no subleito;
 Melhorar as condições de conforto e segurança;
 Resistir a esforços horizontais e tornar durável a superfície de rolamento;
3.2 Revestimento
O revestimento é a primeira camada da pavimentação e tem por objetivo
receber todas as cargas atuantes sem haver grande deformação ou desagregação,
resistindo aos esforços abrasivos, evitando a penetração d‟água, permitindo o
rolamento suave e seguro.
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3.3 Base
Camada destinada a resistir e distribuir ao subleito, os esforços oriundos do
tráfego e sobre a qual se construirá o revestimento;
Características de suporte exigidas dos materiais utilizados:
CBR>= 80%
Expansão <= 0,5%
3.4 Sub-base
Camada complementar à base, devendo ser usada quando não for
aconselhável executar a mesma diretamente sobre o leito regularizado ou sobre o
reforço, por circunstâncias técnico-econômicas, podendo ser utilizado para
regularizar a espessura da base;
Características de suporte exigidas dos materiais utilizados:
CBR>= 20%
Expansão <= 1%
3.5 Reforço do subleito
É uma camada complementar a sub-base, quando por circunstâncias técnicoeconômicas, acima da regularização, com caracteristicas geotécnicas inferiores ao
material usado na camada que lhe for superior, porém melhores que o material do
subleito;
Características de suporte exigidas dos materiais utilizados:
CBRsubleito < CBRreforço < 20%sub-base
Expansão <= 1%
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3.6 Subleito
Terreno de fundação do pavimento a fim de dar conformidade à seção
transversal da área a ser pavimentada.
Características de suporte exigidas dos materiais utilizados:
CBR>= 2%
Expansão <= 2%
4. PAVIMENTO FLEXÍVEL
Esses pavimentos são chamados de "flexíveis", pois a estrutura total do
mesmo admite deflexão decorrente do número de repetições de carga do tráfego,
sem romper. Conforme o SENÇO 2007 pg 23:
Pavimentos flexíveis são aqueles em que as deformações,
até um certo limite, não levam ao rompimento. São
dimensionados normalmente a compressão e a tração na
flexão, provocada pelo aparecimento das bacias de
deformação sob as rodas dos veículos, que levam a
estrutura a deformações permanentes, e ao rompimento
por fadiga.
Figura 03: Distribuição de Carga na Roda Veicular Através da Estrutura do Pavimento
Fonte: http://www.transportes.ufba.br/Arquivos/ENG216/CAP2.pdf
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5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para atingir o objetivo geral proposto, o estudo contemplou a Rua Rio
Araranguá, no bairro Jardim Elizabete do município de Içara – SC, na qual foram
executados 04 poços de sondagem, para a coleta de amostras. Os furos de
sondagem com as respectivas amostras, identificados pelas coordenadas, Latitude e
Longitude, bem como a formação geológica estão representados na tabela 1.
Tabela 01: Localização e classificação geológica das amostras coletadas
Bairro Jardim Elizabete – Rua Rio Araranguá
Furos
Latitude
Longitude
Formação Geológica
F1 – AM1
28°42‟24,25‟‟
49°17‟35,45‟‟
Serra Geral
F2 – AM1
28°42‟16,42‟‟
49°17‟35,72‟‟
Serra Geral
F2 – AM2
28°42‟16,42‟‟
49°17‟35,72‟‟
Gleissolo Háplico
F3 – AM1
28°42‟09,50‟‟
49°17‟35,86‟‟
Serra Geral
F4 – AM1
28°42‟02,79‟‟
49°17‟36,04‟‟
Serra Geral
Fonte: O Autor
Foto 01: Furo de Sondagem
Foto 02: Furo de Sondagem
Fonte: O Autor
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5.1 CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA DO SOLO
Na tabela 02 constam os valores obtidos, nos ensaios de caracterização
mecânica, das amostras coletadas na Rua Rio Araranguá, no município de Içara –
SC. Os valores de CBR das amostras foram submetidas ao ensaio de compactação,
para a obtenção da densidade máxima aparente seca (Уs
máx
) e a umidade ótima
(hot). De posse desses dados, foram moldados os corpos de prova, que forneceram
os valores do CBR e expansão, pelo ensaio do mesmo nome. A tabela 02 contém
todos os valores obtidos, no ensaio de caracterização mecânicas das amostras.
Tabela 02: Características Mecânicas do Solo de Formação Serra Geral e Gleissolo
Rua Araranguá
Amostra
Уs máx(g/cm³)
h ot (%)
ISC (%)
EXP. (%)
Serra Geral
F1 – AM 1
1,463
28,6
10,9
0,67
Serra Geral
F2 – AM 1
1,745
17,6
11,8
0,34
Serra Geral
F3 – AM 1
1,435
28,9
9,6
0,16
Serra Geral
F4 – AM 1
1,523
23,8
11,0
0,12
Gleissolo
F2 – AM 2
1,782
15,2
11,1
0,39
Fonte: O Autor
Foto 03: teste de expansão
Foto 04: teste de CBR
Fonte: O Autor
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5.2 MÉTODOS PARA DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
Neste estudo utilizou-se o método de dimensionamento do DNER, que a
PMSP utiliza como parâmetro.
5.2.1 Método de dimensionamento DNER
Neste trabalho utilizamos o método de dimensionamento de pavimento,
proposto pelo engenheiro Murillo Lopes de Souza, encontrado no Manual de
Pavimentação do DNER.
A determinação da capacidade de suporte do subleito e dos materiais
constituintes do pavimento é definida pelo ensaio do CBR, adotando-se o método
DNER em corpos-de-prova indeformados ou moldados em laboratório para obtenção
da massa específica aparente seca e umidades ótima, especificadas para o serviço.
No método de dimensionamento do DNER com base no CBR, a estrutura do
pavimento é concebida para proteger o subleito quanto à ruptura por cisalhamento
ou por acúmulo de deformações permanentes.
A deformação plástica ou permanente é o tipo de deformação que ocorre no
material, devido à ação de uma carga e que não é recuperável, quando a mesma
deixa de existir. Medina, J. Motta (2005) ressalta que a deformação permanente do
pavimento não é função somente do subleito, mas dos somatórios das contribuições
de todas as camadas.
5.2.2 Dimensionamento do pavimento flexível intertravado
O estudo do subleito, de um trecho de 0,812 km, da Rua Rio Araranguá, a ser
pavimentada, apresentou os valores de CBR constantes na tabela 03.
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Tabela 03: Resultado do Estudo do Subleito
M
CBR
AM - 1
AM - 2
AM - 3
50
250
250
10,9
11,8
11,1
AM - 4
AM - 5
500
750
CBRm
9,6
11
10,88
Fonte: O Autor
5.2.3 Traçado dos sub-trechos
A figura 04 mostra graficamente, os valores do CBR constantes na tabela 04
para cada sub-trecho.
Figura 04: Traçado dos Sub Trechos
Fonte: O Autor
5.2.4 Definição do CBR de projeto
Para definir o CBR de projetos determina-se a frequência e as diferença entre
o CBR obtido do CBR médio cujos valores contam do quadro 02 tem os dados
numericamente os valores.
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Quadro 02: Definição do CBR de Projeto
SEGUIMENTO
CBR (%)
f
CBR * f
CBR - CBRm
(CBR - CBRm)²
f * (CBR - CBRm)²
9,6
1
9,6
-1,28
1,6384
1,6384
10,9
1
10,9
0,02
0,0004
0,0004
11
1
11
0,12
0,0144
0,0144
11,1
1
11,1
0,22
0,0484
0,0484
11,8
1
11,8
0,92
0,8464
0,8464
5
54,4
CBRMEDIO
10,88
DESVIO P
0,71
t 0,90
1,33
CBR p
10,41
2,55
Fonte: O Autor
5.3 ESTUDO DE TRÁFEGO
Os pavimentos atendem diariamente às solicitações de cargas. Podemos
classificar essas cargas da seguinte maneira:
 “Automóveis: Veículos de dois eixos e quatro rodas destinadas ao
transporte de pessoas.
 Ônibus: Veículos com dois ou três eixos; o eixo dianteiro possui duas rodas
e os demais, quatro rodas cada.
 Caminhões Leves (CL): Veículos com dois eixos e quatro rodas destinados
ao transporte de carga leve.
 Caminhões Médios (CM): Veículos destinados ao transporte de carga, com
dois eixos, o traseiro possuindo rodas duplas.
 Caminhões Pesados (CP): Veículos que possui dois eixos traseiro com
quatro rodas cada e o dianteiro com duas rodas.
 Reboques (R) e Semi – Reboques (SR): Veículos constituídos por mais de
uma unidade. O eixo dianteiro do veículo trator é simples com duas rodas.
Os demais, possuem quatro rodas podendo ser simples, em tendem duplo
ou em tendem triplo.” (GERALDO, 2012)
As leis que regulamentam as cargas a serem transmitidas no pavimento são
exclusivas de cada país. No Brasil, a carga máxima permitida por eixo simples é dez
(10) Toneladas. Essa regulamentação cabe ressaltar, tem caráter constitucional.
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5.3.1 Método do CBR para determinação da espessura de peças pré-moldadas
Conforme o DNIT, para o dimensionamento da espessura de pavimento com
blocos de concreto, costuma-se empregar o método do CBR, onde a carga a ser
considerada é somente 50% da carga por roda.
Segundo SENÇO (2001, p.657) a expressão pela qual é dada a espessura do
pavimento, é:
e = (100+150*raiz (P/2) ) / (Is+5)
Onde:
E = espessura total do pavimento, em cm
P = carga por roda, em tf
Is = CBR do subleito em %
De uma maneira geral, as peças de concreto de um pavimento são
assentadas sobre uma camada de areia ou pó de pedra, com espessura de 4 cm.
Essa camada e a peça de concreto são consideradas como base e revestimento do
pavimento, cuja a espessura será (DNIT, 2005, p.151):
e ( base + revestimento) = e (peça) + 4 cm
Da espessura total do pavimento, deve ser subtraída a espessura da base +
revestimento, determinando-se a espessura necessária da sub-base, que será
(DNIT, 2005, p151):
e ( sub-base) = e – e (base + revestimento)
As espessuras constantes no quadro 03 são espessuras recomendadaspela
ABCP, para o tráfego do mesmo quadro.
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Quadro 03: Espessura e Resistência dos Blocos de Revestimentos
Fonte: PMSP, IP – 06, p.113
No calculo de dimensionamento da Rua Rio Araranguá, a camada de base,
correspondente ao material granular, deve ser executada sobre o solo de fundação
(subleito). O quadro 04 de acordo com a PMSP já nos fornece a espessura da base
granular de acordo com o CBR do subleito e o N característico.
Quadro 04: Espessura de Base Puramente Granular (HBG) – Procedimento B
Fonte: PMSP, IP – 06, p.122
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5.3.2 Intertravamento
De acordo com Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP, 2010),
Inter travamento, “é a capacidade que os blocos adquirem de resistir a movimentos
de deslocamentos individuais, seja ele vertical, horizontal ou de rotação em relação
aos seus vizinhos.” As condições necessárias e indispensáveis para o Inter
travamento são contenção lateral e preenchimento das juntas com areia ou material
similar.
5.3.3 Meio Fio – Contenção Lateral
As guias ou meio fio, tem como função, delimitar a largura do pavimento e
confinar os blocos de concreto, servindo assim como contenção lateral para
promover o Inter travamento. Segundo SENÇO (2001), „‟devem ser executados de
modo que sua face superior esteja no máximo 15 cm à cima do nível dos blocos. ‟‟
5.3.4 Camada de assentamento (colchão de areia)
Esta camada deverá ser sempre composta por areia, ou pó de pedra,
contendo no máximo de 5% de argila e silte em massa, e no máximo 10% de
material retido na peneira de 4,8 mm. Não serão aceitos torrões de argila, matéria
orgânica ou qualquer outro tipo de substâncias nocivas (PMSP, IP – 06).
5.3.5 Blocos pré-moldados de concreto
Conforme o método PMSP, (IP – 06), os blocos devem atender os requisitos e
características tecnológicas mínimas descritas a seguir:

“Os blocos deveram ser produzidos por processos que assegurem a
obtenção de peças de concreto suficientemente homogêneas e compactas,
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de modo que atendam ao conjunto de exigências, referente a NBR – 9780 e
NBR – 9781.

As peças não podem possuir trincas, fraturas ou outros defeitos que
possam prejudicar o seu assentamento e sua resistência, devendo ser
manipulados com as devidas preocupações, para não terem suas
qualidades prejudicadas.

O lote de blocos a serem usados na pavimentação, por critério de
fiscalização, deverá ser feito na fábrica ou no local da obra, onde será feito
uma verificação das condições mínimas e exigidas pela NBR – 9780 e NBR
– 9781, como:

Lotes e inspeção: deve-se separar as peças fornecidas em lotes
formados por conjunto de peças de mesmas características, sendo que a
indicação dos conjuntos que atendam os requisitos deve ser feita pelo
fabricante. O lote deve possuir, no máximo um numero de blocos
correspondente a 1600m² de fornecimento.

Obtenção da amostra: para cada lote deve ser retirada, amostras
aleatoriamente.

Os lotes devem ser compostos por no mínimo 6 peças para cada 300
m² e uma peça adicional para cada 50 m², até que se faça uma amostra
máxima de 32 peças para ensaio a compressão, o qual deve ser feito de
acordo com o Método ME – 65, SIURB\PMSP.

Resistência a compressão: esta devera ser maior ou igual a 35 Mpa
para solicitações impostas pela NBR – 9780 e NBR – 9781.
5.3.6 Cálculo do pavimento
e = (100+150*raiz (P/2) ) / (I+5)
Onde:
e = espessura total do pavimento
P = Carga por roda em toneladas
I = CBR do subleito em %
P= 10 t
I= 9,6 %
e = (100+150*√(10/2))
(9,6+5)
etotal = 29,82 cm
epeça = 10 cm
ecolchão = 5 cm
ebase = etotal – (epeça + eassentamento)
ebase = 29,82 – (10 + 5)
ebase = 14,82 cm
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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC como requisito parcial para obtenção do Título de Engenheiro Civil
O valor encontrado referente à espessura da base foi de 14,82cm. O quadro 04,
PMSP, IP – 06,2004, pg 122, determina, no entanto, um mínimo de 15cm para um
CBR de 9,6%. Portanto, adotaremos esse valor para a espessura da base, e para o
colchão de assentamento do bloco de concreto, de cinco (5,0) cm, conforme a
norma NRB 15953.
5.3.7 Cálculo do Custo do Pavimento da Rua Rio Araranguá, (objeto de estudo)
Os valores para efeito de cálculo foram extraídos do Referencial de Preços de
Obras Rodoviárias – Departamento Estadual de Infraestrutura (DEINFRA), agosto
2010, os quais foram reajustados para o mês de março do presente ano. Em
pesquisa de mercado regional obteve-se os valores do Paver, Briquete e mão de
obra para assentamento do mesmo, para os quais se adotou um BDI de 30%.
Definição da quantidade de material:

Regularização do subleito: 7 * 812 = 5684 m²

Base – BGS: 0,15 * 7 * 812 = 852,6 m³

Colchão de assentamento: 0,05 * 7 * 812 = 284,2 m³

Material de travamento: 0,02 * 7 * 812 = 113,68 m³
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Quadro 05: Quantitativos de custos executivos (Briquete)
ORÇAMENTO RUA RIO ARARANGUÁ (BRIQUETE) - MÉTODO DNER
Extensão do Trecho
812,00
m
Largura da Rodovia
7,00
m
Espessura de Revestimento
0,105
m
Espessura de Base
0,150
m
Espessura Colchão de Assentamento
0,05
m
Espessura Matetrial de Travamento
0,02
m
45
Peça/m²
1624
Peças
Unidade
Quant.
m²
5.684,00
R$ 1,35
R$ 7.673,40
m³
397,88
R$ 48,40
R$ 19.257,39
Base – BGS
m³
852,60
R$ 119,55
R$ 101.928,33
Pavimentação
m²
5.684,00
R$ 77,08
R$ 438.122,72
m
1624,00
R$ 34,01
R$ 55.232,24
Revestimento Briquete (10,5x21x10) com
resistência de 50 Mpa
Meio Fio (15x30x100)
Serviço
Pavimentação
Regul. do subleito a 100% P.I
Colchão de assentamento mais material de
travamento
Preço Unit.
Preço Total
Meio-fio de concreto pré-moldado,
12x15x30x100cm, rejuntado c/argamassa
1:4cimento: areia, incluindo escavação e
reaterro.
Custo Total do Trecho
R$ 622.214,08
Custo por km no Trecho
R$ 766.237,50
Fonte: O Autor
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Quadro 06: Quantitativos de custos executivos (Paver)
ORÇAMENTO RUA RIO ARARANGUÁ (PAVER) - MÉTODO DNER
Extensão do Trecho
812,00
m
Largura da Rodovia
7,00
m
Espessura de Revestimento
0,105
m
Espessura de Base
0,150
m
Espessura Colchão de Assentamento
0,05
m
Espessura Material de Assentamento
0,02
m
45
Peça/m²
1624
Peças
Unidade
Quant.
m²
5.684,00
R$ 1,35
R$ 7.673,40
m³
397,88
R$ 48,40
R$ 19.257,39
Base - BGS
m³
852,60
R$ 119,55
R$ 101.928,33
Pavimentação
m²
5684,00
R$ 71,50
R$ 406.406,00
m
1624,00
R$ 34,01
R$ 55.232,24
Revestimento Paver (10,5x20x10) com
resistência de 50 Mpa
Meio Fio (15x30x100)
Serviço
Pavimentação
Regul. do subleito a 100% P.I
Colchão de assentamento mais material de
travamento
Preço Unit.
Preço Total
Meio-fio de concreto pré-moldado,
12x15x30x100cm,rejuntado c/argamassa
1:4cimento:areia, incluindo escavação e
reaterro.
Custo Total do Trecho
R$ 590.497,36
Custo por km no Trecho
R$ 727.213,50
Fonte: O Autor
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6 CONCLUSÃO
Pelo estudo de caracterização mecânica do solo de fundação (subleito), que é
da formação Serra Geral, predominantemente, obteve-se um CBR de mínimo de
9,6%, definindo–o como um material de muito boa qualidade como fundação. Aliado
a isto, tem–se que as especificações das normas técnicas exigem uma resistência à
compressão simples de 50 Mpa, para o intertravado como revestimento quando se
tem tráfego muito pesado. Logo, não há nenhuma evidência, que o mesmo não
possa ser utilizado, como revestimento em pavimentação, independente do tipo de
tráfego. Já, em relação ao custo por metro quadrado aplicado, o paver mostrou-se
mais viável em aproximadamente 5 %. Ressalte-se que o estudo não considerou a
capacidade de travamento dos dois tipos de pré-moldados em concreto, mas
somente a resistência à compressão simples.
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